Die Erfindung betrifft eine

Blitzstromüberwachungsvorriehtung .

Windenergieanlagen sind aufgrund ihrer großen Höhe

besonders stark von Blitzeinwirkungen betroffen.

Blitzschutzsysteme für Windenergieanlagen und Maßnahmen zur Sicherstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit solcher Anlagen sind hinreichend bekannt. Trotz der

umfangreichen Blitzschutzmaßnahmen werden die Anlagen durch die vergleichsweise häufigen Blitzeinschläge stark

belastet. Daher müssen bei Wartungsarbeiten die durch

Blitzeinschläge besonders belasteten Elemente der Anlage kontrolliert und ggf. ausgetauscht werden.

Wartungsarbeiten sind hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit ein wesentlicher Kostenfaktor im laufenden Betrieb einer Windenergieanlage .

So steigt alleine bei zunehmender Höhe der Anlagen der Wartungsaufwand deutlich an, da weitere Wege bis zu den zu überprüfenden Elementen zurück zulegen sind. Zwar könnte hier eine Zeitersparnis durch

Helikopterunterstützung erreicht werden, jedoch ist dies nicht ohne Weiteres möglich, da dies nur in Zeiten

relativer Windstille möglich ist und zudem Flugzeit relativ teuer ist. Weiterhin ist eine Wartungsperiode in aller Regel auch mit einem wirtschaftlich unerwünschten

Anlagenstillstand verbunden.

Insbesondere bei der zahlenmäßig stark zunehmenden

Offshore-Technik ist das Thema Wartung mit besonderem

BESTÄTIGUNGSKOPIE Aufwand verbunden, da die Anlagen nicht ohne Weiteres erreicht werden können.

Für Betreiber von Windenergieanlagen ist es daher

vorteilhaft, die Blitzbelastung der Anlagen zu erfassen, um die Wartungszyklen der realen Blitzbelastung anpassen zu können .

Zwar sind Systeme dieser Art bekannt, jedoch sind diese nachteilig.

So wird in der DE 44 01 069 Cl ein relativ kompliziertes System beschrieben, das nur eine nachträgliche Auswertung mit einem externen Gerät zulässt. Weiterhin kann mit dem System nur eine maximale Amplitude erfasst werden. Eine Aussage zur Häufigkeit von Blitzereignissen und deren jeweiliger Intensität ist somit nicht möglich. Insofern muss in bestimmten Zeiträumen das System ausgewertet werden und erlaubt nur eine äußerst grobe Abschätzung.

Eine wesentliche Herausforderung bei der Messung eines Blitzstroms in einem Blitzableiter ist die

Potenzialtrennung zwischen dem möglichen

Hochspannungspotenzial des Blitzableiters und dem

Messsystem.

Dies wird auch in Normen erfasst. So müssen alle

elektrischen und elektronischen Systeme einen sogenannten „Trennungsabstand" von blitzstromtragenden Teilen haben (DIN EN 62305) . Dieser Abstand liegt typischerweise in einer Größenordnung von bis zu einem Meter und mehr.

Bringt man nun einen induktiven Stromsensor an einen

Blitzableiter (z.B. einen Stromwandler, eine Rogowski-Spule etc.), rauss dieser galvanisch und hochspannungsfest von einer Auswerteeinheit getrennt werden.

Dieses kann vorzugsweise durch eine Lichtwellenleiter- Verbindung oder durch eine Funkstrecke realisiert werden. Für beide Techniken benötigt man zur Übertragung der

Messdaten Energie. Batterien, Solarzellen etc. sind oft ungeeignet, da sie die dauerhafte Betriebssicherheit nicht gewährleisten können.

Zwar könnte man eine Energiezufuhr über Licht in einem Lichtwellenleiter - in umgekehrter Messdatenrichtung - realisieren, jedoch ist dies zum Einen sehr aufwendig, zum Anderen stellen die notwendigen Lichtleistungen für das bedienende Personal eine nicht unerhebliche Gefahr dar, z.B. durch Blendung durch Laserlicht.

Andere Systeme erlauben zwar eine Speisung aus der

Blitzenergie, erfordern jedoch eine kompliziert abgestimmte Anordnung, so dass ein kompletter Messkreis mit Energie versorgt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfache Blitzstromüberwachungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen oder mehrere Nachteile aus dem Stand der Technik vermeidet .

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben . Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Blitzstromüberwachungsvorrichtung gemäß

einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine Blitzstromüberwachungsvorrichtung gemäß

einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Blitzstromüberwachungsvorrichtung gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der

Erfindung, und

Fig. 4 eine Blitzstromüberwachungsvorrichtung gemäß

einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in größerem Detail.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen jeweils eine

Blitzstromüberwachungsvorrichtung 1 gemäß der Erfindung. Diese Blitzstromüberwachungsvorrichtung 1 wird nachfolgend in Bezug auf für eine zu überwachende Anlage BA,

beispielsweise ein Blitzableiter einer Windkraftanlage beschrieben . Die Blitzstromüberwachungsvorrichtung 1 weist eine

kombinierte Energieversorgungs- und Sensoreinrichtung KES auf, welche so ausgelegt ist, dass sie aus einer auf die zu überwachende Anlage einwirkende Blitzentladung Energie für eine Wandlereinrichtung LED bezieht, wobei die bezogene Energie mit der Blitzentladung korreliert ist.

Beispielsweise kann die kombinierte Energieversorgungs- und Sensoreinrichtung wie in Figur 4 gezeigt einen Kondensator C aufweisen. Dieser Kondensator speichert Ladung. Durch eine adäquate Ankopplung wird es beispielsweise ermöglicht, dass die Ladung auf dem Kondensator C aus einem

einwirkenden Blitz entnommen wird, der auf die zu

überwachende Anlage BA einwirkt.

Beispielsweise kann hierzu eine induktive Kopplung, wie in Figur 1 durch eine Leiterschleife angedeutet, eine

kapazitive Kopplung, wie in Figur 2 durch einen Kondensator angedeutet, oder eine galvanische Kopplung, wie in Figur 3 durch zwei Leiter angedeutet, verwendet werden.

Weiterhin weist die Blitzstromüberwachungsvorrichtung 1 eine Wandlereinrichtung LED auf, welche aus der bezogenen Energie der kombinierten Energieversorgungs- und

Sensoreinrichtung KES ein optisches Signal erzeugt, wobei das optische Signal mit der bezogenen Energie korreliert ist . Beispielhafte Wandlereinrichtungen sind

Halbleiterbauelemente, wie z.B. Leuchtdioden, oder

Glimmlampen .

Darüber hinaus verfügt die

Blitzstromüberwachungsvorrichtung 1 über eine optische

Übertragungsstrecke LWL, welche eine Weitergabe des Signals und eine galvanische Trennung zur Verfügung stellt. Beispielsweise kann die Übertragungsstrecke LWL als

Freiraumstrecke oder aber als Lichtwellenleiter realisiert sein. Da das zu übertragende Signal keine besonderen

Anforderungen an die Übertragungsstrecke stellt können Kunststoff-Multimodenfasern verwendet werden.

Alternativ kann die Übertragungsstrecke LWL auch als

Funkübertragungsstrecke ausgeführt sein. Beispielhafte Technologien, welche nur geringe Leistungsanforderungen haben, und somit auch einfach aus der bezogenen Energie versorgt werden können, sind z.B. ZigBee, WLAN, Bluetooth, als auch andere Kurzstreckenfunksysteme.

Weiterhin weist die Blitzstromüberwachungsvorrichtung 1 eine elektrische Auswerteeinrichtung PC auf, welche an Hand des optischen Signals die Blitzentladung, die auf die überwachende Anlage eingewirkt hat, erkennt und bewertet. Hierzu kann die elektrische Auswerteeinrichtung PC über eine weitere Wandlervorrichtung verfügen, die nun wiederum aus dem erhaltenen optischen Signal ein elektrisches Signal erzeugt. Beispielhafte Wandlereinrichtungen sind

Halbleiterbauelemente, wie z.B. Fotozellen, Fotodioden, Fototransistoren, oder Fotowiderstände. Weiterhin kann die elektrische Auswerteeinrichtung PC geeignete

Microcontroller als auch Microprozessoren aufweisen, die über weitere Fernmeldeeinrichtungen verfügen, um z.B. über einen drahtlosen oder drahtgebunden Datenkanal

Statussignale an entfernte Kontrollstationen

weiterzuleiten .

Beispielsweise kann die elektrische Auswerteeinrichtung PC an Hand der Intensität und/oder Dauer des optischen Signals die Blitzentladung, die auf die überwachende Anlage BA eingewirkt hat, erkennen und bewerten. In den Ausführungsformen der Erfindung wird die für die Übertragung notwendige Energie aus dem Blitzstrom selbst, z.B. induktiv, kapazitiv oder galvanisch entnommen. Mit Hilfe dieser Energie kann der gemessene Strom dann an die Auswerteeinheit weiter gegeben werden. Die Auswerteeinheit selbst wird jedoch nicht durch die entnommene Energie gespeist . Somit wird auf einfache kostengünstige Art ermöglicht die Anzahl und Stärke einzelner Blitze, die auf eine zu

überwachende Anlage, beispielsweise einen Blitzableiter BA, einwirken, zu erfassen und in entsprechendem räumlichen Abstand zu bewerten. Beispielsweise kann eine entsprechende Auswerteeinheit am Mastfuß oder in der Nähe der

Generatornabe einer Windkraftanlage angebracht sein.

Hierdurch kann der Aufbau des Systems einfach und damit extrem kostengünstig gehalten werden.

Bezugszeichenliste

B1itzstromüberwachungsvorrichtung 1 kombinierte Energieversorgungs- und Sensoreinrichtung KES Wandlereinrichtung LED

Übertragungsstrecke, optische ~, Funk-~ LWL elektrische Auswerteeinrichtung PC

Blitzableiter BA